问题

地球要加多少气体才能变成气体星球?

回答
想要让地球变成一颗“气体星球”,这得从我们对“气体星球”的定义说起。通常我们说的气体星球,比如木星、土星,它们的主要构成是氢和氦,行星本身没有一个固态的内核,或者说固态内核非常小,占不到行星总体质量的很大一部分。它们的质量也比地球大得多。

所以,如果我们要把地球变成类似木星那样的气体星球,那可不是简单地往地球大气层里“加”点气体就能实现的,这更像是一个“重塑”地球的过程。而且,这个过程如果真要按照“气体星球”的标准来操作,那我们实际上是在 用比现在地球质量大得多的气体“替代”甚至“覆盖”掉现在的地球本体。

咱们先来掰扯一下,要达到什么程度,才能勉强沾点“气体星球”的边。

一、体量上的巨大差异:

首先,地球目前的质量大约是 5.97 x 10^24 千克。木星的质量是地球的近 318 倍,大约是 1.90 x 10^27 千克。所以,如果想让地球在体量上跟个普通气体巨行星比肩,我们需要的质量就不是“加”一点点的问题了,而是 把地球的质量提升到木星的级别。

二、构成上的根本性改变:

地球现在是个岩石行星,核心是铁镍合金,外面是岩石地幔和地壳,大气层虽然有,但占总质量的比例微乎其微。而像木星这样的气体巨行星,主要成分是氢和氦,它们占据了行星总质量的绝大部分,内部可能没有一个明显的、固态的、占主导地位的核心。

所以,要让地球变成气体星球,我们不是在地球大气层里“掺和”点氢气和氦气。更现实(虽然仍然是科幻层面)的设想是:

1. 大规模的物质补充: 需要从宇宙其他地方运来巨量的氢和氦。你可以想象一下,要让地球质量增加几百倍,并且主要由氢和氦组成,这需要的物质量是天文数字。这得是像一颗小行星那样大的冰块(富含水,水分解了就是氢和氧)或者直接就是一大团氢气和氦气云团才行。
2. 现有地球物质的改变: 如果目标是让整个地球“变成”气体星球,那我们得考虑现有的岩石和金属物质怎么办。是把它们压制到星球内部形成一个非常小的核,还是就此抹去?如果是后者,那其实就是 创造一个全新的、以气体为主的天体,让它取代现在的地球,而不是在现有地球上“改造”。

三、什么“加”法能实现“气体星球”?

如果非要用“加”的概念来描述,那我们不是简单地往大气里喷气,而是要进行 “物质填充式改造”:

氢气和氦气的注入: 这是最直接的理解。假设我们有一个巨大的“气体输送管道”或者“气体捕集器”,能够源源不断地将氢气和氦气输送到地球。如果目标是让地球质量增加到木星的级别,并且主要构成是氢和氦,那么这个注入量会是 地球当前质量的几百倍,甚至更多。
举个例子(不严谨但能说明问题): 如果我们想把地球的质量提升到木星的质量(约 1.9 x 10^27 kg),假设我们注入的氢气和氦气占总体质量的 99.9%,那么就需要差不多 1.9 x 10^27 kg 的氢氦混合物。地球现有质量是 5.97 x 10^24 kg,所以我们需要从外界 “添加”大约 318 倍于地球当前质量的氢和氦。
引力聚变: 随着质量的增加,地球的引力会急剧增大。如果注入的气体足够多,并且质量达到一定程度(例如,超过某个临界质量,大约是太阳质量的 8% 左右,才能引发氘核聚变,成为棕矮星;如果质量更大,则可以引发氢核聚变,成为恒星),引力会压缩这些气体,使其内部温度和压力升高。
如果注入的气体密度足够高,而且质量足够大,可能在自身引力作用下,星球内部的核心区域会形成高密度、高温的环境。对于氢和氦来说,当温度和压力达到一定程度时,它们会以等离子体的形式存在,形成类似气体巨行星内部的结构。
“气体星球”的关键在于 其整体构成和内部结构是以气体为主,且在自身引力下形成稳定状态。仅仅是大气层变厚,依然是岩石行星。

四、过程的难度与影响:

这个过程的难度可以说是 “超越当前人类任何想象和技术范畴”。

能量需求: 将如此庞大的气体物质输送到地球,或者让地球自身在宇宙中“捕获”这些物质,所需的能量是难以想象的。
引力变化: 随着质量的剧增,地球的引力会变得非常强大。这会彻底改变地球的表面环境,任何现有的地貌、大气层都将被摧毁或被压缩。地表生物将瞬间被撕裂或压扁。
温度变化: 如果注入的气体足够多,自身的引力压缩会导致核心温度升高。是否能达到恒星的形成门槛,取决于注入物质的总量和密度。
“星球”的定义: 严格来说,如果地球的质量和构成达到木星级别,它就已经变成了一个新的天体,我们不能再称之为“地球”。它将是一个独立的、全新的“气体巨行星”。

结论:

要让地球变成“气体星球”(按照我们对木星等行星的理解),不是简单地往大气里加气体。这更像是一个 “用数以百计的地球质量的氢和氦来重塑或替代现有地球” 的过程。

所以,你问地球要加多少气体?如果从质量和构成比例上说,大概需要 “当前地球质量的几百倍以上,并且绝大部分是氢和氦”。但这已经不是简单的“加”,而是“替换”或“重构”了。而且,这么做下去,它就不再是我们熟悉的“地球”了。它会变成一个我们今天所知的“气体巨行星”。

网友意见

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起码气体总质量超过一半才算。也不多,现有大气加个区区一百万倍以上就行。

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